Stoffe, Schulbuch

1 Kapitelname 7 Die Umwandlung von Stoffen durch den Menschen 110 7.13 Düngemittel Warum braucht die Pflanze Dünger? Eine Pflanze benötigt für die Fotosynthese Wasser und Kohlenstoff- dioxid. Das sind ihre Grundnährstoffe. Da sie von der Fotosynthese lebt, ist natürlich Licht erforderlich. Erst damit können diese Stoffe in der endothermen Fotosynthese genutzt werden. Wasser und Kohlen- stoffdioxid sind oft in ausreichender Menge vorhanden (Wasser nicht überall), um Licht herrscht aber in der Pflanzenwelt ein permanenter Kampf. Die Pflanze, die im Schatten steht und diesen Kampf verloren hat, „verhungert“. Mit der Fotosynthese allein könnte die Pflanze allerdings nur Fett und Kohlenhydrate aufbauen. Zur Bildung von Eiweiß fehlt Stickstoff. Dane- ben benötigt sie wie der Mensch eine Reihe weiterer Stoffe, vor allem Salze. Die drei wichtigsten Elemente zur Pflanzenernährung (außer C, H und O natürlich) sind Stickstoff , Phosphor und Kalium . Daneben werden noch Magnesium und Schwefel benötigt. Weitere Elemente sind nur in geringen Mengen notwendig. Man nennt sie daher Spurenelemente. All diese Elemente nimmt die Pflanze aus dem Boden auf. In der Natur kommen sie beim Absterben der Pflanzen nach der Verrottung wieder in den Boden zurück. Dieser natürliche Kreislauf erhält die Boden- fruchtbarkeit. Wird auf einem Feld aber jährlich geerntet, entnimmt man diese Stoffe und sie müssen durch Düngen wieder zurückgebracht werden, sonst verarmt der Boden und wird unfruchtbar. Düngen kann man mit Gründüngung , also durch Unterpflügen von zu Düngezwec- ken angebauten Pflanzen, mit Kompost , also mit verrotteten Pflanzen, mit Stallmist , also mit von Tieren verwerteten Pflanzen, aber auch mit Mineraldüngern , also den Salzen, die beim Verrotten von Pflanzen entstehen. Diese Entdeckung wurde von den deutschen Chemikern Kastner und Liebig Mitte des 19. Jahrhunderts gemacht. Sie entdeckten die wichtigsten Nährsalze. Liebig formulierte das Minimumgesetz , das besagt, dass das Pflanzenwachstum sich nach dem Nährstoff richtet, der am wenigsten vorhanden ist. Dieser kann nicht durch andere Nähr- stoffe ersetzt werden (Abb. 110.2). Die wichtigsten Nährsalze Stickstoff wird von den Pflanzen aus dem Boden als Nitrat NO 3 – aufge- nommen. Die Hauptmenge an Stickstoffdüngern wird aus Ammoniak, Salpetersäure und Schwefelsäure gewonnen. NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3 Ammoniumnitrat 2 NH 3 + H 2 SO 4 → (NH 4 ) 2 SO 4 Ammoniumsulfat Dabei entsteht zunächst Ammoniumnitrat und Ammoniumsulfat. Man nennt die Mischung dieser beiden Stoffe Ammonsulfatsalpeter. „Salpe- ter“ ist die alte Bezeichnung für Nitrate. Der Stickstoffkreislauf Im natürlichen Stickstoffkreislauf verrottet der Stickstoffanteil des Pflanzeneiweißes zu Ammo- nium-Ionen NH 4 + , diese werden von Bodenbakte- rien mit Luftsauerstoff zu Nitrat oxidiert (Abb. 110.3). Aus diesem Grund sind sowohl die vom Ammoniak abgeleiteten Ammonium- salze als auch Nitrate als Stickstoffdünger geeignet. Harnstoff aus den tierischen Ausscheidungen wird im Boden ebenfalls zu Ammo- niumionen abgebaut und auch künstlich aus Ammoniak und Koh- lenstoffdioxid hergestellter Harnstoff ist ein Stickstoffdünger. Abb. 110.1: Was eine Pflanze zum Wachsen alles braucht! Abb. 110.2: Liebig´sches Minimumgesetz Abb. 110.3: Nitrat-Ionen werden direkt, Ammonium-Ionen erst nach Umwandlung von der Pflanze aufge- nommen. CO 2 CO 2 Sonnenlicht Regen (H 2 O) N (Nitrat) P (Phosphat) K (Kalium) Düngemittel Ca (Calcium) Mg (Magnesium) N P K N P K optimaler Bedarf zu wenig Stickstoff Stickstoffdünger Boden- bakterien NO 3 – NH 4 + Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv